EP2684646B1

EP2684646B1 - Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: EP2684646B1
Application number: EP13175645.4A
Authority: EP
Inventors: Aaron Wiedner; Markus Hartmann
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: DE102012212231A1; US10058987B2; US20140014383A1; CN103538032A; EP2684646A1; CN103538032B

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine meißelnde oder bohrmeißelnde Handwerkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und wie aus der EP 147485 A1 bekannt.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine hat eine Werkzeugaufnahme, einen Motor und ein pneumatisches Schlagwerk. Das Schlagwerk hat einen von dem Motor längs einer Arbeitsachse angetriebenen Erreger, einen über eine Luftfeder mit dem Erreger gekoppelten Schläger und einen in Schlagrichtung zwischen dem Schläger und der Werkzeugaufnahme angeordneten Zwischenschläger. Das Schlagwerk hat ferner eine Führung, in welcher der Zwischenschläger geführt ist. Die Führung hat eine erste Gleitfläche, die einen ersten Abschnitt des Zwischenschlägers führt, und eine zu der ersten Gleitfläche in Schlagrichtung versetzt angeordnete zweite Gleitfläche, die einen zweiten Abschnitt des Zwischenschlägers führt. Eine radiale Abmessung des ersten Abschnitts des Zwischenschlägers ist größer als eine radiale Abmessung des zweiten Abschnitts des Zwischenschlägers. Der Zwischenschläger wird vorzugsweise an seinem dem Werkzeug nächsten Abschnitt und an seinem mit dem größten Durchmesser ausgebildeten Abschnitt geführt. Eine Führungslänge des Zwischenschlägers ist im Arbeitsbetrieb groß, da dann der Zwischenschläger im Wesentlichen entgegen der Schlagrichtung in die Führung eingerückt ist. Bei Leerschlägen gleitet der Zwischenschläger typischerweise in Schlagrichtung bis zu einem Anschlag. Dabei verkürzt sich die Führungslänge was zu einem leichten Verkippen des Zwischenschlägers führen kann. Das leichte Verkippen begünstigt ein Abschalten des Schlagwerks nach einem Leerschlag. Es ist vorgesehen, dass alle in Schlagrichtung vor dem ersten Abschnitt angeordneten Abschnitte des Zwischenschlägers ungeführt sind, vorzugsweise zumindest wenn der Zwischenschläger in Schlagrichtung an einem Anschlag anliegt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Zwischenschläger in jeder Stellung in der Führung an der ersten Gleitfläche und an der zweiten Gleitfläche anliegt. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Länge der zweiten Gleitfläche geringer als 25 % einer Länge des zweiten Abschnitts des Zwischenschlägers ist. Der Zwischenschläger gleitet bei einer Bewegung in Schlagrichtung aus der zweiten Gleitfläche hinaus, wodurch sich die Führungslänge verkürzt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Gleitfläche und die zweite Gleitfläche parallel zu der Arbeitsachse sind.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Gleitfläche und die zweite Gleitfläche Innenflächen einer einteiligen Hülse sind. Hierdurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass die Achsen der vorzugsweise zylindrischen Gleitflächen koaxial zueinander sind.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in der ersten Gleitfläche und/oder dem ersten Abschnitt längs der Arbeitsachse verlaufende Nuten vorgesehen sind.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Dichtungsring an der zweiten Gleitfläche angeordnet ist. Die zweite Gleitfläche und der zweite Abschnitt des Zwischenschlägers schließen vorzugsweise miteinander luftdicht oder staubdicht ab. Der Dichtungsring kann den Abschluss begünstigen.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Bohrhammer
Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 ein Schlagwerk,
Fig. 5, Fig. 6 ein weiteres Schlagwerk,
Fig. 7 ein weiteres Schlagwerk 6.

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt als Beispiel einer meißelnden Handwerkzeugmaschine schematisch einen Bohrhammer 1. Der Bohrhammer 1 hat eine Werkzeugaufnahme 2, in welche ein Schaftende 3 eines Werkzeug, z.B. eines des Bohrmeißels 4, eingesetzt werden kann. Einen primären Antrieb des Bohrhammers 1 bildet ein Motor 5, welcher ein Schlagwerk 6 und eine Abtriebswelle 7 antreibt. Ein Anwender kann den Bohrhammer 1 mittels eines Handgriffs 8 führen und mittels eines Systemschalters 9 den Bohrhammer 1 in Betrieb nehmen. Im Betrieb dreht der Bohrhammer 1 den Bohrmeißel 4 kontinuierlich um eine Arbeitsachse 10 und kann dabei den Bohrmeißel 4 in Schlagrichtung 11 längs der Arbeitsachse 10 in einen Untergrund schlagen.
Das Schlagwerk 6 ist beispielsweise ein pneumatisches Schlagwerk 6. Ein Erreger 12 und ein Schläger 13 sind in dem Schlagwerk 6 längs der Arbeitsachse 10 beweglich geführt. Der Erreger 12 ist über einen Exzenter 14 oder einen Taumelfinger an den Motor 5 angekoppelt und zu einer periodischen, linearen Bewegung gezwungen. Eine Luftfeder gebildet durch eine pneumatische Kammer 15 zwischen Erreger 12 und Schläger 13 koppelt eine Bewegung des Schlägers 13 an die Bewegung des Erregers 12 an. Der Schläger 13 schlägt mittelbar über einen im Wesentlichen ruhenden Zwischenschläger 16 auf ein hinteres Ende des Bohrmeißels 4 und überträgt einen Teil seines Impuls auf den Bohrmeißel 4. Das Schlagwerk 6 und vorzugsweise die weiteren Antriebskomponenten sind innerhalb eines Maschinengehäuses 17 angeordnet.
Fig. 1 und Fig. 2 illustrieren den Bohrhammer 1 im Arbeitsbetrieb. Der Bohrmeißel 4 liegt an einem Werkstück an und wird durch den Anwender in die Werkzeugaufnahme 2 hineingeschoben. Der Bohrmeißel 4 schiebt den Zwischenschläger 16 entgegen der Schlagrichtung 11 bis zu dessen vorderen Anschlag 18. Diese Stellung wird nachfolgend als Arbeitspunkt bezeichnet. Der Schläger 13 kann auf den Zwischenschläger 16 in Arbeitsstellung aufschlagen. Der Zwischenschläger 16 wird sich dabei etwa so weit wie der Bohrhammer 1 in das Werkstück eindringt in Schlagrichtung 11 vorwärtsbewegen. Der von dem Anwender aufgebrachte Andruck schiebt den Zwischenschläger 16 wieder in den Arbeitspunkt zurück. Das Eigengewicht des Bohrhammers 1 kann auf dem Bohrmeißel 4 stehend den Zwischenschläger 16 in den Arbeitspunkt schieben.
Fig. 3 illustriert den Bohrhammer 1, wenn der Bohrmeißel 4 von dem Werkstück abgehoben ist und auf den Bohrmeißel 4 keine Kraft entgegen der Schlagrichtung 11 wirkt. Der Zwischenschläger 16 kann im Wesentlichen ohne Gegenkraft von dem Arbeitspunkt bis zu einem hinteren Anschlag 19 in Schlagrichtung 11 gleiten. Diese Stellung wird nachfolgend als Leerschlagposition bezeichnet. Vorteilhafterweise verharrt der Zwischenschläger 16 in dieser Leerschlagposition. Der Schläger 13 trifft nicht mehr auf den Zwischenschläger 16, wodurch unter Anderem das pneumatische Schlagwerk 6 deaktiviert wird. Insbesondere fehlt dem Schläger 13 der Rückstoß nach dem Aufprall auf den Zwischenschläger 16 um sich im Takt mit dem Erreger 12 zu bewegen.
Der Zwischenschläger 16 hat in Schlagrichtung 11 aufeinanderfolgend drei zylindrische Abschnitte: einen vorderen Abschnitt 20, einen mittleren Abschnitt 21 und einen hinteren Abschnitt 22. Der hintere Abschnitt 22 schlägt mit seiner in Schlagrichtung 11 weisenden Fläche 23 auf den Bohrmeißel 4 auf. Der hintere Abschnitt 22 ist mit seinem Durchmesser an den Durchmesser der von der Werkzeugaufnahme 2 aufnehmbaren Schaftenden 3 angepasst. Typischerweise sind die Durchmesser auf etwa 10 % genau aneinander angepasst. Ein Durchmesser des vorderen Abschnitts 20 kann weitgehend gleich dem hinteren Abschnitt 22 ausgebildet sein. Der mittlere Abschnitt 21 hat einen größeren Durchmesser. Die schräg zur Arbeitsachse 10 verlaufenden Facetten 24 zwischen dem vorderen Abschnitt 20 und dem mittleren Abschnitt 21 bzw. zwischen dem mittleren Abschnitt 22 und dem hinteren Abschnitt 22 bilden Gegenstücke für einen vorderen Anschlag 18 und einen hinteren Anschlag 19 einer Führung 25 des Zwischenschlägers 16, um die Bewegung des Zwischenschlägers 16 längs der Arbeitsachse 10 zu begrenzen. Der gesamte Zwischenschläger 16 ist weitgehend ein Rotationskörper.
Der Zwischenschläger 16 kann in einer Linearführung 25 längs der Arbeitsachse 10 gleiten. Der Zwischenschläger 16 liegt mit der Radialfläche 26 des mittlere Abschnitts 21 an einer vorderen Gleitfläche 27 der Linearführung 25 und mit der Radialfläche 28 des hinteren Abschnitts 22 an einer hinteren Gleitfläche 29 der Linearführung 25 an. Die vordere Gleitfläche 27 und die hintere Gleitfläche 29 sind im Wesentlichen parallel, vorzugsweise koaxial zu der Arbeitsachse 10. Die Gleitflächen 27, 29 sind vorzugsweise zylindrisch oder prismatisch ausgebildet. Die vordere Gleitfläche 27 ist in einem ersten radialen Abstand 30 zu der Arbeitsachse 10, der im Wesentlichen der radialen Abmessung des mittleren Abschnitts 21 des Zwischenschlägers 16 gleich ist. Der mittlere Abschnitt 21 ist somit mit geringem radialen Spiel durch die vordere Gleitfläche 27 geführt. Die hintere Gleitfläche 29 ist in einem zweiten radialen Abstand 31 zu der Arbeitsachse 10, der im Wesentlichen gleich der radialen Abmessung des hinteren Abschnitts 22 des Zwischenschlägers 16 ist. Der hintere Abschnitt 22 ist mit geringem Spiel durch die hintere Gleitfläche 29 geführt. Die erste radiale Abmessung 30 ist dementsprechend größer als die zweite radiale Abmessung 31. Die vordere Gleitfläche 27 und die hintere Gleitfläche 29 folgen längs der Schlagrichtung 11 aufeinander, vorzugsweise unmittelbar oder nur durch eine zu der Arbeitsachse 10 schräg verlaufende Anschlagfläche 19 getrennt.
Der vordere Abschnitt 20 des Zwischenschlägers 16 ist nicht geführt, weder durch die vorhergehend beschriebene Führung 25 noch durch eine andere Struktur. Der vordere Abschnitt 20 ist von der Führung 25 in radialer Richtung beabstandet. Der gesamte vordere Abschnitt 20 ist vorzugsweise von einem hülsenförmigen Luftspalt 32 umgeben. Der Luftspalt 32 ist wenigstens 2 mm stark.
Der mittlere Abschnitt 21 liegt vorzugsweise über seine gesamte Länge 33 an der vorderen Gleitfläche 27 an und dies unabhängig von der Stellung des Zwischenschlägers 16. Die effektive Führungslänge 34 des Zwischenschlägers 16 variiert mit seiner Stellung zwischen der Grundposition und der Leerschlagstellung. Die effektive Führungslänge 34 ist als der Abstand von der in Schlagrichtung 11 vordersten Kante 35 des mittleren Abschnitts 21 des Zwischenschlägers 16 bis zu der in Schlagrichtung 11 hintersten Kante 36 der hinteren Gleitfläche 29 definiert. In der Grundstellung ist die Führungslänge 34 maximal (Fig. 2). Der mittlere Abschnitt 21 ist so weit als möglich von der hinteren Gleitfläche 29 und dem Anschlag 19 entfernt. Ein Verkippen des Zwischenschlägers 16 ist nicht und nur in einem vernachlässigbaren Maß möglich. In der Leerschlagstellung ist die Führungslänge 34 minimal (Fig. 3). Der mittlere Abschnitt 21 grenzt nahezu unmittelbar an die hintere Gleitfläche 29 an. Die deutlich verringerte Führungslänge 34 ermöglicht in begrenzten Rahmen ein Verkippen des Zwischenschlägers 16 gegenüber der Arbeitsachse 10. Dies kann für das Abschalten des Schlagwerks bei einem Leerschlag vorteilhaft sein. Die effektive Führungslänge 34 kann in der Leerschlagposition weniger als halb so groß wie in der Grundstellung sein.
Der hintere Abschnitt 22 liegt nur partiell bezogen auf seine Länge 37 an der hinteren Gleitfläche 29 an. Eine Länge 38 der hinteren Gleitfläche 29 ist deutlich geringer als eine Länge 37 des hinteren Abschnitts 22 des Zwischenschlägers 16. Das Verhältnis der Längen 37, 38 liegt im Bereich zwischen 5 % und 25 %. Der hintere Abschnitt 22 schiebt sich in Schlagrichtung 11 aus der hinteren Gleitfläche 29 heraus. Der von der ersten Gleitfläche 27 berührte Bereich des Zwischenschlägers 16 wandert daher längs des Zwischenschlägers 16, z.B. relativ zu den Stirnflächen. Der berührte Bereich hat eine hinterste in Schlagrichtung 11 weisende Kante 36, welche die effektive Führungslänge 34 begrenzt.
Die Führung 25 ist beispielsweise durch eine hohlzylindrische Hülse 39 ausgebildet. Die Hülse 39 hat einen Durchmesser entsprechend der radialen Abmessung 30 der vorderen Gleitfläche 27. Die Länge der Hülse 39 entspricht der maximalen Führungslänge 34, d.h. der Führungslänge 34 in der Grundstellung. Die Hülse 39 hat an ihrem in Schlagrichtung 11 hinteren Ende einen einkragenden Rand 40, der sich zu einer kreisförmigen Öffnung, welche die hintere Gleitfläche 29 ausbildet. Der einkragende Rand 40 bildet zugleich den hinteren Anschlag 19. Ein Radius der Öffnung entsprich der zweiten radialen Abmessung 31. Ein Ring 41 ist in Schlagrichtung 11 unmittelbar vor der Hülse 39 angeordnet. Der Ring 41 bildet den vorderen Anschlag 19. Der Ring 41 kann aus einem elastischen oder dämpfenden Material gebildet sein.
Die vordere Gleitfläche 27 kann sich in Schlagrichtung 11 von der Arbeitsachse 10 entfernen. Beispielsweise ist die vordere Gleitfläche 27 konusförmig ausgebildet. Die Neigung ist vorzugsweise geringer als 5 Grad, z.B. geringer als 2 Grad. Die Zwangsführung des Zwischenschlägers 16 längs der Arbeitsachse 10 verringert sich zusätzlich von dem Arbeitspunkt zu der Leerschlagposition.
Die Führung 25 schließt mit dem Zwischenschläger 16 einen Hohlraum ab, welcher von dem hinteren Anschlag 19 und der ersten Gleitfläche 27 begrenzt ist. Die Luft kann aus dem Hohlraum durch Nuten 42 in der Hülse 39 entweichen. Die Nuten 42 sind längs der Arbeitsachse 10 in die erste Gleitfläche 27 eingeprägt. Die Nuten 42 erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Länge der vorderen Gleitfläche 27.
Die hintere Gleitfläche 29 schließt vorzugsweise luftdicht mit dem Zwischenschläger 16 ab. Ein Dichtungsring 43 kann in die hintere Gleitfläche 29 eingelassen sein, um Toleranzen auszugleichen und eine dauerhafte Abdichtung zu gewährleisten. An der vorderen Gleitfläche 27 und dem mittleren Abschnitt 21 sind kein Dichtungselement vorgesehen.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen eine weitere Ausführungsform. Der Zwischenschläger 16 wird an seinem mittleren Abschnitt 22 durch die vordere Gleitfläche 27 und seinem hinteren Abschnitt 22 durch die hintere Gleitfläche 29 der Führung 25 geführt. Der vordere Abschnitt 20 ist ungeführt. Der mittlere Abschnitt 21 ist mit mehreren längs der Arbeitsachse 10 verlaufenden Nuten 44 oder Schlüsselflächen versehen.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform. Der Zwischenschläger 16 wird an seinem mittleren Abschnitt 22 durch die vordere Gleitfläche 27 und seinem hinteren Abschnitt 22 durch die hintere Gleitfläche 29 der Führung 25 geführt. In der vorderen Gleitfläche 27 ist ein Öffnung zu einem Entlüftungskanal 46 vorgesehen. Die Öffnung ist vorzugsweise nahe dem hinteren Anschlag 19 für den Zwischenschläger 16. Der Entlüftungskanal 46 verläuft von der Öffnung vorzugsweise entgegen der Schlagrichtung 11. Der Hohlraum zwischen dem hinteren Anschlag 19 und dem Zwischenschläger 16 wird durch den Entlüftungskanal 46 vorzugsweise mit einem staubfreien Raum, z.B. dem Raum zwischen dem Zwischenschläger 16 und dem Schläger 13, verbunden.

Claims

Handwerkzeugmaschine (1) mit einer Werkzeugaufnahme (2), einem Motor (5), einem pneumatischen Schlagwerk (6), das einen von dem Motor (5) längs einer Arbeitsachse (10) angetriebenen Erreger (12) und einen über eine Luftfeder (15) mit dem Erreger (12) gekoppelten Schläger (13) und einen in Schlagrichtung (11) zwischen dem Schläger (13) und der Werkzeugaufnahme (2) angeordneten Zwischenschläger (16) aufweist, und einer Führung (25), in welcher der Zwischenschläger (16) geführt ist,
wobei die Führung (25) eine erste Gleitfläche (27), die einen ersten Abschnitt (21) des Zwischenschlägers (16) führt, und eine zu der ersten Gleitfläche (27) in Schlagrichtung (11) versetzt angeordnete zweite Gleitfläche (29), die einen zweiten Abschnitt (22) des Zwischenschlägers (16) führt, aufweist und
wobei eine radiale Abmessung (30) des ersten Abschnitts (21) des Zwischenschlägers (16) größer als eine radiale Abmessung (31) des zweiten Abschnitts (22) des Zwischenschlägers (16) ist, dadurch gekennzeichnet, dass
alle in Schlagrichtung (11) vor dem ersten Abschnitt (21) angeordnete Abschnitte (20) des Zwischenschlägers (16) ungeführt sind, zumindest wenn der Zwischenschläger (16) in Schlagrichtung (11) an einem Anschlag (19) anliegt.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenschläger (16) in jeder Stellung in der Führung (25) an der ersten Gleitfläche (27) und an der zweiten Gleitfläche (29) anliegt.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (38) der zweiten Gleitfläche (29) geringer als 25 % einer Länge (38) des zweiten Abschnitts (22) ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gleitfläche (27) parallel zu der Arbeitsachse (10) oder unter einem Winkel von weniger als 5 Grad sich in Schlagrichtung (11) von der Arbeitsachse (10) entfernt.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gleitfläche (27) und die zweite Gleitfläche (29) Innenflächen einer einteiligen Hülse (39) sind.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in ersten Gleitfläche (27) und/oder dem ersten Abschnitt (21) längs der Arbeitsachse (10) verlaufende Nuten (42) vorgesehen sind.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtungsring (43) an der zweiten Gleitfläche (29) angeordnet ist.